基于模式的XML查询重写及索引技术研究

论文摘要

XML（Extensible Markup Language,可扩展标记语言）是W3C（万维网）于1998年2月推出的一种标记语言。由于其独特的技术优势,XML推出后很快就成为网络中数据表示及交换的标准。因此,要构建基于XML的各种应用,准确高效的从XML数据源中查询并获取数据就成为其中关键的一步。论文基于这一背景,对XML数据的抽象、查询、索引等方面进行了理论与实验探讨,主要内容、创新、贡献及意义如下: 首先,在分析构建查询系统所需的基本要件的基础上,论文提出了查询体系的总体框架,论述了从文档解析到查询处理的一般过程; 其次,论文基于DTD与XPE树模型,研究了XPath查询表达式的优化技术,提出了三种基于DTD模式树的查询表达式重写方法。通过对重写前后查询时间的比较,证明了重写算法的有效性。 然后,论文提出了一种名为DOBI（DTD Orthogonal B+tree Index）的结构索引,该索引通过查找DTD信息及利用特殊的存储结构,能很好的解决结构化查询中最基本的祖先及后代连接问题,并高效的实现各种查询。经过理论和实际的查询效率分析,证明此方法可快速的确立元素间关系,减少路径访问次数,节约I/O资源,有效地实现XML文档的结构连接,提高查询效率。 接下来,根据Tatarinov等在XQuery的基础上提出的XML文档更新操作语言XUpdate,论文提出了基于DOBI索引的更新算法,该算法能保持文档的有效性,并使得高效的数据更新成为可能。 论文最后对全文所展开的工作进行了总结,并指明了未来的研究方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 面向Web的XML数据管理
• 1.3 XML数据管理的研究现状
• 1.3.1 两种XML数据库管理方式
• 1.3.2 NXD主要研究方向
• 1.3.3 查询处理及优化技术
• 1.4 本文的主要研究工作
• 1.5 本文的研究思路及组织结构
• 第二章 XML与数据库系统
• 2.1 半结构化数据及模型
• 2.1.1 XML数据模型
• 2.1.2 XML数据模式
• 2.2 XML查询语言
• 2.2.1 查询语言简介
• 2.2.2 查询语言比较研究
• 2.2.3 XQuery查询语言
• 2.2.4 查询结果重构
• 2.3 NXD数据库系统
• 2.3.1 数据库系统的模型分析
• 2.3.2 查询应用模型
• 2.4 小结
• 第三章 路径表达式优化技术研究
• 3.1 路径表达式预处理
• 3.1.1 XML路径表达式及其模型
• 3.1.2 基于DTD约束的XPE模型
• 3.2 基于模式的查询重写
• 3.2.1 GPE到SPE的路径转换策略
• 3.2.2 多路径合并策略
• 3.2.3 路径过滤策略
• 3.3 实验分析
• 3.4 小结
• 第四章 基于OB树的XML路径索引
• 4.1 传统索引的缺陷及改进思路
• 4.2 基于模式的索引
• 4.2.1 DTD数据字典
• 4.2.2 基于十字B+树的索引结构
• 4.3 基于DOBI的查询优化
• 4.3.1 单个元素查询算法
• 4.3.2 无条件正则查询算法
• 4.3.3 条件查询算法
• 4.4 实验分析
• 4.5 小结
• 第五章 基于DTD约束的数据更新
• 5.1 保持约束的更新系统
• 5.2 XML更新语言
• 5.2.1 插入操作
• 5.2.2 删除操作
• 5.3 基于DOM的数据更新
• 5.4 基于DOBI的数据更新
• 5.4.1 DOBI数据插入
• 5.4.2 DOBI数据删除
• 5.5 实验分析
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 本文开展的工作
• 6.2 思考与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果